Роль мутаций и окружающей среды в эволюции живого реферат
Обновлено: 02.07.2024
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Мутации были известны не только в наше время, но и раньше. В Vвеке до н.э. в Австралии были найдены наскальные рисунки с изображением сросшихся близнецов.В IV веке до н.э. в Вавилоне найдено описание более 62 патологий у древних жителей.
Русалки, циклопы, кентавры, двуликий Янус – предпосылки тех мутаций и отклонений, что видели люди раньше. Они не могли объяснить эти явления у людей, потому и создавали мифы и легенды о существах-химерах.
Но всё-таки, что же такое мутации? Мутации (от лат. mutatio — изменение, перемена) – внезапно возникающие стойкие изменения наследственных структур, ответственных за хранение и передачу генетической информации (ДНК). Мало кто мог подумать, но мутации играют огромную роль в развитии и существовании всего живого. Меня заинтересовала эта тема, в особенности захотелось узнать, существуют ли вредные и полезные мутации человека? Или есть только вредные? Кто знает, вдруг мы можем мутировать в супергероев?
Так же изменчивость и эволюция, не смогли бы протекать без изменений в ДНК у людей. Например, без этих изменений и приспособлений каждый был бы подвержен одинаковым болезням и не смог бы приспособиться к различным условиям окружающей среды.
Впрочем, нельзя также утверждать, что не существует вредных человеческих мутаций. Существуют мутации, представляющие угрозу здоровью человека, колеблющуюся в пределах от умеренной до летальной.
Лишь на рубеже XVIII-XIX вековбыли сделаны попытки оценить наследственность людей.Пьер Луи деМопертюив 1750 году впервые предположил, что различные патологии могут передаваться понаследству. Затем в XIX веке были выявлены некоторые закономерности их возникновения. А уже в 1901-1903 годах Гуго де Фризом была создана мутационная теория, постулаты которой справедливы и сегодня (ниже приведены некоторые из них):
Мутации возникают внезапно.
Мутации передаются по наследству.
Мутации встречаются достаточно редко.
Мутации могут быть различных типов.
По моему мнению, тема мутаций, в том числе их влияние на формирование всего живого, очень интересна для изучения.
Но цельюмоей работы является :выявление вредных и полезных мутации и определение их влияния именно на человеческий организм.
Актуальность моей исследовательской работы заключается в том, что знания о мутациях и причинах их возникновения могут помочь людям оградить себя от многих мутационных заболеваний и выявить новые полезные признаки у человека.
Я выдвинула несколько гипотез:
Мутации оказали большое влияние на формирование всех живых организмов. Все эти организмы мы видим такими, какими они стали благодаря мутациям. То есть мутации играют огромную роль в эволюции всего живого.
Отсюда следует, что задачи моей работы таковы:
Изучить различные источники информации и литературы.
Выявить причины возникновения мутаций.
Определить, какие типы мутаций существуют.
Изучить влияние мутаций на организм.
Выявить вредные и полезные мутации и определить их влияние на человеческий организм.
Определить роль мутаций в эволюции.
Для выполнения этого проекта я использовала интернет-ресурсы, которые указаны в конце.
Я считаю, что я смогла изучить и усвоить этот материал, тем самым, правильно сделая этот проект.
Литературный обзор
1.1.Причины возникновения мутаций
Мутации появляются постоянно в ходе процессов, происходящих в живой клетке. Они делятся на спонтанные и индуцированные. Спонтанные мутации возникают самопроизвольно на протяжении всей жизни организма в нормальных для него условиях.
Индуцированные мутации – это изменения генома, возникающие в результате мутагенных воздействий в искусственных или экспериментальных условиях, или при неблагоприятных воздействиях окружающей среды.
Причины хромосомных перестроек долгое время оставались неизвестными. Это давало повод для ошибочных концепций, согласно которым спонтанные мутации возникают в природе якобы без участия воздействий окружающей среды. Лишь спустя некоторое время выяснилась возможность вызывать их различными физическими и химическими факторами — мутагенами.
Первые данные о влиянии излучений радиоактивных веществ на наследственную изменчивость у низших грибов были получены в СССР Г. Н. Надсоном и Г. Ф. Филипповым в 1925 году.
То есть, все мутагены вызывают мутации, прямо или косвенно изменяя молекулярную структуру нуклеиновых кислот (ДНК), в которой закодирована генетическая информация.
Но мутагены не заканчиваются на каких-то там неведомых химических и физических явлениях. Это также: загрязнение окружающий среды, наша пища и пищевые добавки, лекарства, никотин, алкоголь, наркотики, биологические агенты (вирусы, бактерии, паразиты, грибы).
Классификация мутаций
Как было сказано выше, мутации бывают спонтанные и индуцированные, но классификация на этом не заканчивается. Выделяют множество типов классификаций мутаций, поэтому я выделила две главные:
По характеру изменения генотипа.
И по адаптивному значению.
Для начала рассмотрим виды мутации, классифицированные по характеру изменения генотипа.
Геномные мутации заключаются в изменении числа хромосом в клетках организма. Набор хромосом может увеличиваться, уменьшаться. Бывает так, что пара хромосом отсутствует … В подробности вдаваться не будем.
Генные мутации представляют собой изменения химического строения отдельных генов. Здесь может меняться последовательность белков в генной цепи.
Например, мутанты-меланисты (темноокрашенные особи) в популяциях березовой пяденицы в Англии впервые были обнаружены учеными среди типичных светлых особей в середине XIX века. Бабочки проводят день на стволах и ветвях деревьев, обычно покрытых лишайниками, на фоне которых светлая окраска является маскирующей. В результате промышленной революции, сопровождающейся загрязнением атмосферы, лишайники погибли, а светлые стволы берез покрылись копотью. В результате к середине XX века (за 50-100 поколений) в промышленных районах темная морфа, которая возникла в результате мутации одного гена, почти полностью вытеснила светлую.
1.3 Влияние мутаций на организм
Мутации, которые ухудшают деятельность клетки, часто приводят к её уничтожению. Если защитные механизмы организма не распознали мутацию и клетка прошла деление, то мутантный ген передастся всем потомкам и, чаще всего, приводит к тому, что все эти клетки начинают функционировать иначе.
Мутация в половой клетке может привести к изменению свойств всего организма-потомка, а в любой другой клетке организма - к злокачественным или доброкачественным новообразованиям.
Мутации вызывают нарушение функций организма, снижают его приспособленность и могут привести к смерти особи. Однако в очень редких случаях мутация может привести к появлению у организма новых полезных признаков, и тогда последствия мутации оказываются положительными; в этом случае они являются средством адаптации организма к окружающей среде.
1.4 Вредные и полезные мутации, их влияние на человеческий организм
Ниже я приведу по 6 примеров вредных и полезных мутаций у человека. Для начала рассмотрим полезные мутации.
Увеличенная плотность костей.
Эта мутация была обнаружена случайно, когда молодой человек со своей семьей из Америки попали в серьезную автокатастрофу, и с места ее происшествия они ушли сами без единой сломанной кости. Рентген выявил, что у членов этой семьи кости были значительно крепче и плотнее, чем это обычно бывает. Занимающийся этим случаем врач, сообщил, что "ни один из этих людей, у которых возраст колебался от 3 до 93 лет, никогда не ломал кости". Фактически оказалось, что они являются не только невосприимчивыми к травмам, но и к обычной возрастной дегенерации скелета. У болезни не было других побочных эффектов – кроме того, как сухо было отмечено в статье, что это затрудняло плавание. Некоторые фармацевтические фирмы исследуют возможность использования этого в качестве исходной точки для терапии, которая могла бы помочь людям с остеопорозом и другими болезнямискелета.
Приспособляемость к высоте.
Большинство альпинистов, которые совершали восхождение на Эверест, не смогли бы это сделать без представителей народа шерпа. Шерпавсегда идут впереди альпинистов, чтобы устанавливать для них веревки и закреплять крюки. Тибетцы и непальцы лучше переносят высоту – и это факт: они превосходно выживают в практически бескислородных условиях, в то время как обычные люди в таких условиях борются за выживание. Тибетцы живут на высоте выше четырёх километров и привыкли дышать воздухом, который содержит на 40% меньше кислорода. Их тела приспособились к этой среде с низким содержанием кислорода, а их лёгкие стали более мощными. Исследователи обнаружили, что это генетическая адаптация, то есть – мутация.
Меньшая необходимость во сне.
Это факт – существуют люди, которые могут спать менее пяти часов в день. У них редкая генетическая мутация одного из генов, поэтому им физиологически нужно меньше времени для сна. У обычного человека недосыпание может привести к проблемам со здоровьем, а у носителей этого генатаких проблем нет. Эта мутация встречается только у 1% людей.
Устойчивость к холоду.
Народы, живущие в экстремально холодных условиях давно приспособились (или мутировали) к холоду. У них другие физиологические реакции на низкие температуры. Их поколения, живущие в холодном климате, обладают более высоким уровнем обмена веществ. Кроме того, у них меньше потовых желёз. Вообще тело человека гораздо лучше приспособлено к теплу, нежели к морозам, поэтому жители Севера давно адаптировались к своим холодным условиям.
Устойчивость к ВИЧ
Примеры вредных мутаций:
Прогерия (синдром Хатчинсона–Гилфорда).
Для этого заболевания характерны необратимые изменения кожи и внутренних органов, вызванные преждевременным старением организма.
В настоящее время в мире зафиксировано не более 80 случаев прогерии. Средняя продолжительность жизни людей с подобной мутацией - 13 лет.
Установлено, что прогериясвязана с молекулярными изменениями, которые характерны для нормального старения. То есть, можно сказать, что прогерия – это синдром преждевременного старения.
Синдром Марфана.
Это заболевание вызванно мутацией генов.У носителей этого генного дефекта - непропорционально длинные конечности и гипермобильные суставы. Также у больных наблюдаются расстройства зрительной системы, искривление позвоночника, патология сердечно-сосудистой системы и нарушено развитие соединительной ткани
Без лечения продолжительность жизни лиц с синдромом Марфана часто ограничивается 30-40 годами. В странах с развитым здравоохранением больные успешно лечатся и доживают до преклонного возраста.
Синдромом Марфана страдали несколько всемирно известных личностей, отличавшихся между тем необычайной работоспособностью: Авраам Линкольн, Ганс Христиан Андерсен, Корней Чуковский и Никколо Паганини. К слову, длинные пальцы последнего позволяли ему виртуозно играть на музыкальных инструментах.
Тяжелый комбинированный иммунодефицит
У носителей данного заболевания бездействует иммунная система. Наиболее распространенным методом лечения этой мутации является пересадка особых клеток, из которых затем формируются все клетки крови.
В фильме все заканчивается трогательным и красивым хэппи-эндом. Прототип же главного героя кинокартины - реальный Дэвид Веттер - умер в возрасте 13 лет после неудачной попытки врачей укрепить его иммунитет.
Синдром Протея
При синдроме Протея кости и кожный покров больного могут начать увеличиваться аномально быстро, в результате чего нарушаются естественные пропорции тела. Обычно признаки заболевания не проявляются раньше 6–18 месяцев после рождения. Тяжесть заболевания зависит от индивидуума. В среднем синдромом Протея страдает один человек из миллиона. За всю историю задокументировано всего несколько сотен подобных случаев.
Мутировавшие клетки растут и делятся с невообразимой скоростью, а другие клетки продолжают расти в нормальном темпе. В итоге получается смесь нормальных и ненормальных клеток, что вызывает внешние аномалии.
Синдром Юнера Тана
Синдром ЮнераТана характерен тем, что люди, страдающие им, ходят на четвереньках. Открыл его турецкий биолог ЮнерТан после изучения пяти членов семьи Улас в сельской местности Турции. Чаще всего люди с СЮТ пользуются примитивной речью и имеют врождённую мозговую недостаточность. В 2006-м году о семье Улас был снят документальный фильм под названием «Семья, ходящая на четвереньках
Непереносимость солнечных лучей.
Пигментная ксеродерма - генетическое заболевание кожи, при котором даже слабые солнечные лучи приводят к появлению на ней пигментных пятен, солнечных ожогов и даже опухолей. Заболевание также передается через родительские гены, причем сам родитель-носитель может чувствовать себя совершенно здоровым! А вот ребенок, страдающий от пигментной ксеродермы, вынужден всю жизнь закрываться от солнца, а в особо тяжелых случаях и вовсе до конца своих дней оставаться в помещении. Увы, больные пигментной ксеродермой редко доживают даже до 20 лет.
1.5. Роль мутаций в эволюции
Геномные и хромосомные мутации играют особую роль в эволюции. Это связано с тем, что они увеличивают количество генетического материала и тем самым открывают возможность возникновения новых генов с новыми свойствами, а, следовательно, и новых организмов.
При существенном изменении условий существования, те мутации, которые раньше были вредными, могут оказаться полезными. Таким образом, мутации являются материалом для естественного отбора .
2. Выводы
В ходе исследовательской работы я изучила различные источники информации и литературы.
Я выявила, что мутации могут возникать спонтанно и под действием различных мутагенов.
По характеру изменения генотипа, мутации делятся на генные, геномные и хромосомные. А по адаптивному значению выделяют положительные (полезные), отрицательные (вредные) и нейтральные мутации.
Мутации могут вызывать нарушение функций организма, снизить его приспособленность и даже привести к смерти особи. Однако в очень редких случаях мутация может привести к появлению у организма новых полезных признаков.
Я выявила по 5 примеров вредных и полезных мутаций у человека.
Мутации увеличивают количество генетического материала и тем самым открывают возможность возникновения новых организмов с новыми свойствами, а это является движущей силой эволюции.
Проведя свою исследовательскую работу, я пришла к выводу, что мутации — причина многих наследственных заболеваний и врождённых уродств у человека. Поэтому ограждение человека от действия мутагенов — важнейшая задача. Особенно очень важно тщательное соблюдение мер защиты человека от радиации в атомной индустрии. Необходимо изучать возможные мутагенные действия различных новых лекарственных средств, химических препаратов, применяемых в промышленности, и запрещение производства тех из них, которые окажутся мутагенными. Так же профилактика вирусных инфекций имеет значение для защиты потомства от мутагенного действия вирусов.
Мутационный процесс является важнейшим фактором эволюции. Он изменяет гены и порядок их расположения в хромосомах, тем самым увеличивая генетическое разнообразие популяций и открывая возможности усложнения организмов. Мы видим живые организмы такими, какими они стали благодаря мутациям в ходе эволюции.
Список литературы и интернет-ресурсы
Оглавление
Введение
1. Понятие мутации…………………………………………………………….5
2. Классификация мутаций…………………………………………………. 11
3. Вредные и полезные мутации……………………………………………..17
4. Роль хромосомных и геномных мутаций в эволюции…………………..20
Заключение…………………………………………………………………….23
Список используемой литературы…………………………………………..25
Приложение (термины)……………………………………………………….26
Файлы: 1 файл
Концепции современного естесевознания.doc
Студента 1-го курса
2. Классификация мутаций…………………………………………………. 11
3. Вредные и полезные мутации……………………………………………..17
4. Роль хромосомных и геномных мутаций в эволюции…………………..20
Список используемой литературы…………………………………………..25
Культура – это сложная, многоуровневая знаковая система, моделирующая в каждом социуме картину мира и определяющая место человека в нем.
Наука – это часть культуры, представляющая собой совокупность объективных знаний о бытии. Содержательно это понятие включает в себя также процесс получения этих знаний и различные формы и механизмы их применения в практической жизни людей.
Естествознание – область науки, изучающая совокупность естественных наук, взятая как целое.
Основы понимания роли мутаций в эволюции были заложены в 20-х гг. 20 в. работами советского генетика С. С. Четверикова, английских учёных Дж. Холдейна и Р. Фишера и американского учёного С. Райта, положивших начало развитию эволюционной генетики. Было показано, что все наследственные изменения, служащие материалом для эволюции, обязаны мутациям (комбинативная изменчивость, возникающая путём образования новых сочетаний генов при скрещивании, в конечном счёте, тоже есть следствие мутаций, обусловливающих генетические различия скрещивающихся особей).
В отличие от модификаций, мутации не являются однозначной реакцией на вызывающее их воздействие: один и тот же мутагенный фактор приводит к возникновению разнообразных мутаций, затрагивающих те или иные признаки организма и изменяющих их в разных направлениях. Поэтому сами по себе мутации не имеют адаптивного характера. Однако постоянно возникающие у любого вида живых существ мутации, многие из которых к тому же длительно сохраняются в популяции в скрытом виде (рецессивные М.), служат резервом наследственной изменчивости, который позволяет естественному отбору перестраивать наследственные признаки вида, приспосабливая его к меняющимся условиям среды (изменению климата или биоценоза, переселению в новый ареал и т. п.).
Т. о., адаптивность эволюционных изменений — следствие сохранения естественным отбором носителей тех мутаций и их сочетаний, которые оказываются полезными в данной обстановке. При этом мутации, бывшие в одних условиях вредными или нейтральными, могут оказаться полезными в изменившихся условиях. Наибольшее значение для эволюции имеют генные мутации. Несмотря на относительную редкость мутаций каждого гена, общая частота спонтанных генных мутаций весьма значительна, т. к. генотип многоклеточных организмов состоит из десятков тысяч генов. В результате ту или иную генную мутацию несёт большая доля образуемых организмом гамет или спор (у высших растений и животных эта доля достигает 5—30%), что создаёт предпосылки для эффективного действия естественного отбора.
С разработкой способов искусственного мутагенеза открылась возможность значительного ускорения селекции — селекционерам стал доступен гораздо больший исходный материал, чем при использовании редких спонтанных мутаций. В 1930 советские учёные А. А. Сапегин и Л. Н. Делоне впервые применили ионизирующую радиацию в селекции пшеницы. В дальнейшем методами радиационной селекции были выведены новые высокоурожайные сорта пшеницы, ячменя, риса, люпина и др. с.-х. растений, ценные штаммы микроорганизмов, используемых в промышленности. В селекции с хорошими результатами применяются и химические мутагены.
1. Понятие мутации
Генетика изучает процессы преемственности жизни на молекулярном, клеточном, организменном и популяционном уровне. Генетика человека говорит о законах наследственности и изменчивости у человека в норме и при патологиях. Так что же такое изменчивость? Генотипическая изменчивость – изменения, произошедшие в структуре генотипа и передаваемые по наследству. К этому типу изменчивости относят комбинативную и мутационную изменчивости, которые ведут к увеличению внутривидового разнообразие в природе. Предполагалось, что именно изменчивости таких типов мутаций и сыграли немаловажную роль в мировой эволюции.
Комбинативная изменчивость возникла с появлением полового размножения, она связана с различными вариантами перекомбинации родительских задатков и является источником бесконечного разнообразия сочетаемых признаков. Так, дети, рожденные в разное время у одной родительской пары, похожи, но всегда отличаются рядом признаков.
Комбинативная изменчивость обуславливается вероятностным участием гамет в оплодотворении, имеющих различные перекомбинации хромосом родителей. При этом минимальное число возможных сортов гамет у мужчин и женщин огромно, оно равно 223 (без учета кроссинговера). Поэтому вероятность рождения на земле двух одинаковых людей ничтожно мала.
Большой вклад в комбинативную изменчивость вносит как раз кроссинговер, приводящий к образованию новых групп сцепления благодаря рекомбинации аллелей. При этом возможное число генотипов (g) равно:
r – число аллелей
Этот закон окончательно был сформулирован в 1908 английским математиком Харди и немецким врачом-биологом Венбергом. И теперь этот закон носит имя закон Харди-Венберга.
Мутационная изменчивость связана с процессом образования мутаций.
Мутации – это внезапные скачкообразные стойкие изменения в структуре генотипа. Организмы у которых произошла мутация называются мутантами. Мутационная теория была создана, как говорилось выше, Гуго де Фризом в 1901-1903 гг. На основных ее положениях строится современная генетика: мутации, дискретные изменения наследственности, в природе спонтанны, мутации передаются по наследству, встречаются достаточно редко и могут быть различных типов. В зависимости от того какой признак положен в основу, на сегодняшний день существует несколько систем классификации мутаций.
Мутации (от лат. mutatio — изменение, перемена) – внезапно возникающие естественные (спонтанные) или вызываемые искусственно (индуцированные) стойкие изменения наследственных структур живой материи, ответственных за хранение и передачу генетической информации. Способность давать мутацию — мутировать — универсальное свойство всех форм жизни от вирусов и микроорганизмов до высших растений, животных и человека; оно лежит в основе наследственной изменчивости в живой природе. Мутации, возникающие в половых клетках или спорах (генеративные мутации), передаются по наследству; мутации, возникающие в клетках, не участвующих в половом размножении (соматические мутации), приводят к генетическому мозаицизму: часть организма состоит из мутантных клеток, другая — из немутантных. В этих случаях мутации могут наследоваться только при вегетативном размножении с участием мутантных соматических частей организма (почек, черенков, клубней и т. п.).
Внезапные наследственные изменения фенотипа могут быть вызваны не только структурными изменениями генов, но и другими генетическими процессами. Мутации могут быть истинными или ложными. Фенотипические изменения сами по себе не дают представления о тех генетических процессах, которые их вызывают. На основании одних лишь прямых наблюдений трудно различать разные типы истинных и ложных мутаций. Существует также, как мы увидим в дальнейшем, внезапное изменение генетического материала, не вызывающее фенотипического эффекта.
Причины мутаций и их искусственное вызывание.
Полиплоидия чаще возникает, когда хромосомы в начале клеточного деления — митоза — разделились, но деления клетки почему-либо не произошло. Искусственно полиплоидию удаётся вызвать, воздействуя на вступившую в митоз клетку веществами, нарушающими цитотомию. Реже полиплоидия бывает следствием слияния 2 соматических клеток или участия в оплодотворении яйцеклетки 2 спермиев. Гаплоидия — большей частью следствие развития зародыша без оплодотворения. Искусственно её вызывают, опыляя растения убитой пыльцой или пыльцой др. вида (отдалённого). Основная причина анеуплоидии — случайное нерасхождение пары гомологичных хромосом при мейозе, в результате чего обе хромосомы этой пары попадают в одну половую клетку или в неё не попадает ни одна из них. Реже возникают анеуплоиды из немногих оказавшихся жизнеспособными половых клеток, образуемых несбалансированными полиплоидами.
Причины хромосомных перестроек и наиболее важной категории мутаций — генных — долгое время оставались неизвестными. Это давало повод для ошибочных автогенетических концепций, согласно которым спонтанные генные мутации возникают в природе якобы без участия воздействий окружающей среды. Лишь после разработки методов количественного учёта генных мутаций выяснилась возможность вызывать их различными физическими и химическими факторами — мутагенами. Первые данные о влиянии излучений радия на наследственную изменчивость у низших грибов были получены в СССР (Г. А. Надсон и Г. С. Филиппов, 1925). Убедительные доказательства возможности искусственно вызывать мутации были приведены в 1927 Г. Мёллером, обнаружившим в опытах на дрозофиле сильное мутагенное действие рентгеновских лучей. В дальнейшем работами по генетическому действию излучений на различные организмы была установлена универсальная способность всех ионизирующих излучений вызывать не только генные мутации, но и хромосомные перестройки. Мутагенное действие некоторых химических веществ было впервые обнаружено в СССР М. Н. Мейселем (1928), В. В. Сахаровым (1933) и М. Е. Лобашёвым (1934); первый сильный химический мутаген (чужеродная ДНК) был открыт в 1939 С. М. Гершензоном с сотрудниками; в 1946 сильное мутагенное действие формалина и этиленимина было установлено советским генетиком И. А. Рапопортом, иприта — английскими генетиками Ш. Ауэрбах и Д. Робсоном. Позже были открыты сотни других химических мутагенов. Сильные физические и химические мутагены увеличивают частоту возникновения генных мутаций и хромосомных перестроек во много десятков раз, а наиболее мощные химические мутагены (так называемые супермутагены, многие из которых открыты и изучены советским генетиком И. А. Рапопортом с сотрудниками) — даже в сотни раз по сравнению с частотой возникающих естественно спонтанных мутаций.
В опытах на культурах клеток и на лабораторных животных обнаружено мутагенное действие многих вирусов. Мутагеном у вирусов, по-видимому, служит их нуклеиновая кислота. Т. о., вирусы — не только возбудители многих болезней животных и человека, растений и микроорганизмов, но и один из источников их наследственной изменчивости. Все мутагены вызывают генные мутации, прямо или косвенно изменяя молекулярную структуру нуклеиновых кислот, в которой закодирована генетическая информация.
Частота любых мутаций зависит от многих внешних и внутренних факторов — температуры, парциального давления кислорода, возраста организма, фазы развития и физиологического состояния клетки и др. Большое значение имеют особенности генотипа: даже в пределах одного вида генетически разнящиеся линии могут обладать различной мутабильностью. У ряда организмов описаны так называемые гены-мутаторы, резко повышающие частоту мутаций. Благодаря зависимости мутабильности от генетических факторов, её удаётся повышать или понижать искусственным отбором. Неодинаковая мутабильность разных видов — следствие аналогичного действия естественного отбора в ходе их эволюции.
Курсовая работа по биологии
Роль мутаций и окружающей средыв эволюции живого
Выполнил:
студент 1 курса
9 группы ОФО
Зубкова А.С.
Проверил:
доцент к.б.н. Ноздрина Т.Д.
Москва 2012 г.
Содержание:
Введение
Глава 1. Мутации в эволюции живого мира
1. Понятие мутации
2. Классификация мутаций
3. Вредные и полезные мутации
4. Роль хромосомных и геномных мутаций в эволюции
Глава 2. Окружающая среда в эволюции живого мира
1.Искусственный (индуцированный) мутагенез
2. Генетическая токсикология
Заключение
Список используемой литературы
Введение
Наука делает грандиозные шаги вперёд. Появляются и получают развитие многие её отрасли. Одна из таких отраслей, которая заслуживает внимания-генетика. Проблема данного исследования до сих пор носит актуальный характер и представляет научный ипрактический интерес. Актуальность ее не подлежит сомнению, так как людям необходимо знать что и как влияет на окружающий их мир. Это нужно для того, чтобы контролировать свое воздействие на природу, создавать новые виды животных и растений путем селекции.
Эта работа рассматривает перестройку генома организма под влиянием окружающей среды. Цель этой работы – выявить роль мутаций и окружающей среды в эволюции живого.Ее задачи включают следующие пункты:
1. разобрать типы мутаций и принципы классификации;
2. рассмотреть искусственный (индуцированный) мутагенез;
3. изучить генетическую токсикологию.
Гипотезой в этой работе является предположение, что эволюция вида не может происходить только за счет мутационных процессов, она обусловлена множеством факторов.
Хотя данная проблема далеко не нова, онапостоянно получает новую подпитку извне, так как генетика и связанные с ней биотехнологии являются одними из наиболее перспективных отраслей науки и горизонты их развития в ближайшем будущем необозримы.
Глава 1. Мутации в эволюции живого мира.
1. Понятие мутации.
Мутации (от лат. mutatio — изменение, перемена), возникающие естественные (спонтанные) или вызываемые искусственно (индуцированные)стойкие изменения наследственных структур живой материи, ответственных за хранение и передачу генетической информации. Мутация-основа наследственной изменчивости в живой природе.
Мутационная изменчивость связана с процессом образования мутаций.
Мутации – это внезапные скачкообразные стойкие изменения в структуре генотипа. Организмы, у которых произошла мутация называются мутантами. Мутационная теориябыла создана Гуго де Фризом в 1901-1903 гг. На основных ее положениях строится современная генетика: мутации, дискретные изменения наследственности, в природе спонтанны, мутации передаются по наследству, встречаются достаточно редко и могут быть различных типов. В зависимости от того какой признак положен в основу, на сегодняшний день существует несколько систем классификации мутаций.
Способностьдавать мутацию — мутировать — универсальное свойство всех форм жизни от вирусов и микроорганизмов до высших растений, животных и человека; оно лежит в основе наследственной изменчивости в живой природе. Мутации, возникающие в половых клетках или спорах (генеративные мутации), передаются по наследству; мутации, возникающие в клетках, не участвующих в половом размножении (соматические мутации), приводятк генетическому мозаицизму: часть организма состоит из мутантных клеток, другая — из немутантных. В этих случаях мутации могут наследоваться только при вегетативном размножении с участием мутантных соматических частей организма (почек, черенков, клубней и т. п.).
Внезапные наследственные изменения фенотипа могут быть вызваны не только структурными изменениями.
Функция "чтения" служит для ознакомления с работой. Разметка, таблицы и картинки документа могут отображаться неверно или не в полном объёме!
Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Академия экономики и предпринимательства
Специальность 080107 налоги и налогообложение
по концепции современного естествознания
Студентка 1 курса 107 группы
Юдина Татьяна Михайловна
Чиванов Андрей Викторович
2. Развитие учения об эволюции и современные взгляды на нее.
2.1. Развитие учения об эволюции.4
2.2. Синтетическая теория эволюции.8
3. Эволюционные процессы.
3.1. Мутации, их типы и принципы классификации.9
3.2. Давление отбора на процессы преобразования генетических структур в популяциях.13
3.3. Принципы динамического равновесия между мутационным процессом и естественным отбором.15
3.4.Генотипическая изоляция и адаптация – один из путей видообразования.16
4. Методологическая часть.
4.1.Искусственный (индуцированный) мутагенез.18
5. Выводы256.Список использованной литературы27
Наука делает грандиозные шаги вперёд. Появляются и получают развитие многие её отрасли. Одна из таких отраслей, которая заслуживает внимания-генетика. Проблема данного исследования до сих пор носит актуальный характер и представляет научный и практический интерес. Актуальность ее не подлежит сомнению, так как людям необходимо знать что и как влияет на окружающий их мир. Это нужно для того, чтобы контролировать свое воздействие на природу, создавать новые виды животных и растений путем селекции.
Эта работа рассматривает перестройку генома организма под влиянием окружающей среды. Цель этойработы – выявить роль мутаций и окружающей среды в эволюции живого. Ее задачи включают следующие пункты:
раскрыть развитие учения об эволюции;изучить синтетическую теорию эволюции;разобрать типы мутаций и принципы классификации;исследовать давление отбора на процессы преобразования генетических структур в популяциях;выявить принципы динамического равновесия между мутационным процессом и естественным отбором;проанализировать генотипическую изоляцию и адаптацию, как один из путей видообразования;рассмотреть искусственный (индуцированный) мутагенез;изучить генетическую токсикологию.
Гипотезой в этой работе является предположение, что эволюция вида не может происходить только за счет мутационных процессов, она обусловлена множеством факторов.
Хотя данная проблема далеко не нова, она постоянно получает новую подпитку извне, так как генетика и связанные с ней биотехнологии являются одними из наиболее перспективных отраслей науки и горизонты их развития в ближайшем будущем необозримы.
Живые организмы в отличие от неживой природы подвержены мутации.
Мутации (от лат. mutatio - изменение, перемена), внезапно возникающие естественные (спонтанные) или вызываемые искусственно (индуцированные) стойкие изменения наследственных структур живой материи, ответственных за хранение и передачу генетической информации. Способность давать М. - мутировать - универсальное свойство всех форм жизни от вирусов и микроорганизмов до высших растений, животных и человека; оно лежит в основе наследственной изменчивости в живой природе. М., возникающие в половых клетках или спорах (генеративные М.), передаются по наследству; М., возникающие в клетках, не участвующих в половом размножении (соматические мутации), приводят к генетическому мозаицизму: часть организма состоит из мутантных клеток, другая - из немутантных. В этих случаях М. могут наследоваться только при вегетативном размножении с участием мутантных соматических частей организма.
ТЕОРИЯ эволюции сталкивается с одним затруднением. Как именно должна была осуществляться эволюция? Какой основной механизм позволил организмам одного типа, как предполагают, эволюционировать в организмы другого типа?
По мнению эволюционистов, в этом играют роль различные изменения внутри ядра клетки. И первое место среди них занимают "случайные" изменения, так называемые мутации. Считается, что мутационные изменения происходят в генах и хромосомах половых клеток и поэтому могут быть переданы потомству.
Однако для эволюции требуются не просто первые попавшиеся мутации. Роберт Ястров отметил необходимость "медленного скопления благоприятных мутаций". Карл Сейган добавил: "Мутации - внезапные изменения в наследственности - передаются от поколения к поколению. Они дают основной материал для эволюции. Окружающая среда отбирает те немногие мутации, которые способствуют выживанию, благодаря чему одна форма жизни, подвергаясь серии медленных преобразований, переходит в другую, образуя новый вид".
Но принято считать, что мутации, будто бы участвующие в эволюции, представляют собой небольшие случайные изменения, которые скапливаются в течение длительного периода времени.
"Мутации. являются основой эволюции", - говорится в The World Book Encyclopedia (Уорлд бук энсайклопидия). Также палеонтолог Стивен Стэнли назвал мутации "сырьем" для эволюции". А генетик Пео Коллер заявил, что мутации "необходимы для эволюционного прогресса".
Очень интересно знать,как возникают сами мутации?
Считается, что большая их часть происходит в обычном процессе воспроизведения клетки. Но эксперименты показывают, что мутации могут быть вызваны также и внешними факторами, например радиацией и химическими веществами. Воспроизведение генетического материала в клетке обладает удивительным постоянством. По сравнению с числом клеточных делений в организме, мутации происходят не очень часто.
Воспроизведение "цепочек ДНК, составляющих ген, осуществляется удивительно точно. Опечатки или ошибки в копировании являются редкими авариями".
Если благоприятные мутации являются основой эволюции, то насколько велика доля мутаций, являющихся неблагоприятными?
Многие эволюционисты утверждают,что мутации вредны.
Карл Сейган заявляет: "Большинство из них вредны или смертельны".
Пео Коллер утверждает:
"Большая доля мутаций вредна для особи, которая несет мутантный ген. Эксперименты показали, что на каждую удачную или полезную мутацию приходятся тысячи вредных"
Следовательно, если не считать "нейтральных" мутаций, вредные мутации превышают якобы благоприятные по частоте в несколько тысяч раз. Следовательно, если не считать "нейтральных" мутаций, вредные мутации превышают якобы благоприятные по частоте в несколько тысяч раз. Подобные результаты следует ожидать при случайных изменениях в любой высокоорганизованной системе. Поэтому мутации считаются причиной сотен генетически обусловленных болезней.Поэтому мутации считаются причиной сотен генетически обусловленных болезней. Факт, что большинство мутаций вредит организму, кажется, вряд ли совместимым с представлением, что мутации являются источником основного материала для эволюции.
В самом деле, мутанты, изображенные в биологических учебниках,эниклопедиях представляют собой коллекцию уродов и чудовищ, и мутация, видимо, является скорее разрушительным, чем созидательным процессом.
Производят ли мутации что-либо новое? Но если бы все мутации были благоприятными, разве они не могли бы произвести что-либо новое? Результатом мутации может быть только вариация уже имеющегося признака. Мутация предоставляет разнообразие, но никогда не производит ничего нового.
Пример: Растение в засушливой области, возможно, имеет мутантный ген, который заставляет его пускать более длинные и крепкие корни. Данное растение имело бы большие шансы на выживание, чем другие особи того же вида, так как его корни могли бы поглощать больше воды. Но появилось ли что-нибудь новое. Нет,все то же растение. Оно не эволюционирует ни во что иное.
Мутации могут изменить цвет или структуру волос. Но волосы всегда останутся волосами. Они никогда не превратятся в перья,во что либо другое.
В результате мутаций может измениться кисть. Бывают аномалии пальцев.
Бывает даже, что у кисти шесть пальцев или какой-нибудь другой порок развития. Но она всегда остается кистью. Она никогда не превращается во что-то другое. Ничего нового в настоящее время не появляется, да и не может никогда появиться.
Эксперименты на плодовых мушках. С начала XX века ученые подвергли миллионы этих мушек рентгеновскому облучению. Это повысило частоту мутаций более чем в сто раз выше нормы.
Что показали эксперименты, проведенные в течение этих десятилетий? Об одном результате Добжанский высказался так: "Четкие мутанты дрозофилы, на которых проводилось столько классических исследований по генетике, почти все без исключения уступают нормальным мушкам в жизнеспособности, плодовитости, продолжительности жизни". Еще одним результатом было то, что мутации никогда не производили ничего нового. У плодовых мушек становились уродливыми крылья, ноги и тела, а также обнаруживались другие аномалии, но они всегда оставались плодовыми мушками. А когда мушек, претерпевших мутации, спарили друг с другом, то было установлено, что несколько поколений спустя опять начали появляться нормальные плодовые мушки. Если бы эти нормальные мушки были оставлены в их естественном состоянии, то они, в конце концов, пережили бы более слабых мутантов, и плодовая мушка сохранила бы ту форму, которая была присуща ей изначально.
ДНК-один из двух типов нуклеиновых кислот, обеспечивающих хранение, передачу из поколения в поколение и реализацию генетической программы развития и функционирования живых организмов. Основная роль ДНК в клетках — долговременное хранение информации о структуре РНК и белков.
ДНК, носитель наследственной информации, имеет замечательную способность восстанавливаться после генетических повреждений. Это содействует сохранности того вида организма, которому присущ данный генетический код.
В соответствии с этим, автор книги (Пересмотр дела Дарвина) рассказывает следующее об уже умершем уважаемом генетике Рихарде Гольдшмидте: "После многолетних наблюдений за мутациями у плодовых мушек Гольдшмидт впал в отчаяние. Изменения, жаловался он, были настолько безнадежно малы, что даже если бы в одной особи сочетались тысячи мутаций, все равно не получилось бы никакого нового вида".
В эволюционной литературе,распространенная в Англии пяденица березовая часто представляется как современный пример эволюции в действии.
Вначале светлая форма этой бабочки преобладала над темной формой. Светлый тип по окраске хорошо сливался со светлыми стволами деревьев и поэтому , был более защищен от птиц. Но затем, из-за многолетнего индустриального загрязнения, стволы деревьев потемнели. Теперь светлая окраска пядениц причиняла им ущерб, так как птицы могли быстрее увидеть и склевать их. В результате, темная разновидность пяденицы березовой, якобы мутант, выживала лучше, потому что птицам было трудно разглядеть этих бабочек на фоне потемневших от сажы деревьев. Темная разновидность стала вскоре преобладающим типом.
Но эволюционировала ли пяденица березовая в какой-нибудь другой тип насекомых"" Нет, она осталась все той же самой пяденицей березовой, только с другой окраской. Поэтому один медицинский журнал написал: "Это, правда, великолепная демонстрация действия маскировки, но поскольку все начинается и кончается пяденицами и никакой новый вид не образуется, то этот пример совершенно неприменим как доказательство в пользу эволюции".
Такой же аргумент, возможно, использовали и в случае с некоторыми насекомыми, проявившими иммунитет к использовавшимся против них ядам. Яды или оказывались смертельными для насекомых, или были неэффективными. Убитые насекомые уже не могли приобрести сопротивляемость, ибо они были мертвы.
Выживание других могло означать то, что они были иммунными с самого начала. Такой иммунитет является генетическим фактором, который появляется у одних насекомых, но которого нет у других. В любом случае насекомые остаются в пределах одного и того же рода. Они не развиваются во что-то иное.
Причина заключается в том, что генетический код не дает растению или животному отклониться слишком далеко от нормы. Возможно большое разнообразие (какое можно видеть, например, среди людей, кошек или собак), но не до такой степени, что одно живое существо могло бы превратиться в другое. Каждый из когда-либо проведенных по мутациям экспериментов доказывает это. Подтверждается также закон биогенеза, согласно которому живое происходит только от живого и родительский организм и его потомство принадлежат к одному и тому же "роду".
Мутациями невозможно объяснить общую эволюцию - почему существуют рыбы, рептилии, птицы и млекопитающие.
Читайте также: